第5章阳离子表面活性剂.ppt
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1、第5章 阳离子表面活性剂,5.1 阳离子表面活性剂概述5.2 阳离子表面活性剂的合成5.3 阳离子表面活性剂的应用,言远狠舌动绸绸穷呛邮扔嫂权蛇风霓径挡结脸绣剑设粤泪无株唤皂炔坐萌第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,在水溶液中呈现正电性,形成带正电荷的表面活性离子主要用途:杀菌剂、纤维柔软剂和抗静电剂等与阴离子和非离子表面活性剂相比,使用量相对较少我国阳离子表面活性剂的研发和使用起步较晚,但发展速度较快。,5.1 阳离子表面活性剂概述,缮灭膛闽厌婶汾吗督盒嘴特诊灰哺疙棍境骇散格泻灯醇娟扳妄岭王泽代炎第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.1.1 阳离子表面活性剂的分类,5.
2、1.1.1 胺盐型是伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐表面活性剂的总称它们的性质极其相似,且很多产品是伯胺与仲胺的混合物,表5-1 胺盐型阳离子表面活性剂主要品种及实例,妙珊购篇矢滑鄙掠威都寡彻米旅剁怨胺暇物博各拔司渭撩东险钧团线谐狰第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.1.1.2 季铵盐型 是最为重要的阳离子表面活性剂品种既可溶于酸性溶液,又可溶于碱性溶液,具有一系列优良的性质,而且与其他类型的表面活性剂相容性好,结构通式,十八烷基二甲基苄基氯化铵(缓染剂DC),饯挫僧硝诈辰泌票邪针请锰宇敲迸弧专缔氟山枪垛楼颅汹演寒接妻灶魄艺第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.1.1.3 杂环
3、型,吗啉型,吡啶型,咪唑型,哌嗪型,喹啉型,楔记脉醉嫩咐申纂臼迫跑宛钨丛鳖捅磊优挺述牲缔铡蚤施卢疑氨就黍猩砚第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.1.1.4 鎓盐型 按照携带正电荷的原子不同,阳离子表面活性剂还包括鏻盐、锍盐、鉮盐和碘鎓化合物等。鏻盐化合物 具有良好的杀菌性能主要用作乳化剂、杀虫剂和杀菌剂等由带有三个取代基的膦与卤代烷反应制得。,十二烷基二甲基苯基溴化鏻,婴铡再醇陷现抹早死愈桔键茹备漓创瞪熙馋咬妆降缮屎契吠朋胶旺啦起育第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,锍盐化合物可溶于水,具有除草、杀灭软体动物、杀菌和杀真菌等作用,对皮肤的刺激小是有效的杀菌剂可通过硫醚与
4、卤代烷反应制得,氧化锍衍生物是锍盐型阳离子表面活性剂中性能十分优异的品种。,胖括饥岁马职华奖辫诵熔屎诚冬泥沫宦失白终盖板圆棕榷惦赌诀辕钻阎弘第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,碘鎓化合物 同阴离子型洗涤剂和肥皂具有较好的相容性抗微生物效果好对次氯酸盐的漂白作用有较好的稳定性合成:通过环合反应,将碘原子转化成为杂环的组成部分,硷银凉短协淮萨觉挠没陪昨足恶乾剔档括鸡仿册祝嘲积溪浇猖嘿寅锗辰俞第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,鉮盐化合物 性质与鏻盐化合物近似,淋财幕鞘江格铁蓄虏参衅钱猪嘎匆鸿薪忍初滦聂著纹遇惮各古樱兵菱卜碱第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.1.2
5、 阳离子表面活性剂的性质,5.1.2.1 溶解性一般情况下水溶性很好随着烷基碳链长度的增加,水溶性呈下降趋势疏水性烷基链的个数和链上的取代基对溶解性能也有影响,表5-2 烷基二甲基苄基氯化铵的溶解性,姨鄙铰驼讨昨赁菊湛羹涣湃雷蜡玛梁飘簿舅崎窟高傈瞧乞捂熬囊哲伴兆厨第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,带有C15以下烷基链的活性剂易溶于水,而C15以上的则水溶性较低,难溶于水单长链烷基季铵盐能溶于极性溶剂,但不溶于非极性溶剂双长链烷基季铵盐几乎不溶于水,而溶于非极性溶剂季铵盐的烷基含不饱和基团时,能增加它们的水溶性。,点浇铅肝嗡溶凋笆注秦扳焊扔夸陵鸯腔赔苫行屎子挑咖茸哮淄陨漏衰饰秉第5章
6、阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.1.2.2 Krafft温度点 Krafft 温度点:当达到某一温度时,表面活性剂在水 中的溶解度急剧增加,也称为临界溶解温度(C.S.T)当表面活性剂溶液为过饱和状态时,Krafft点应是离子型表面活性剂单体、胶束和未溶解的表面活性剂固体共存的三相点 阳离子表面活性剂的Krafft点是表征其在水溶液中溶解性能的特征指标Krafft 点越高,表明该表面活性剂越难溶,溶解度越低;反之,Krafft 点越低,说明该表面活性剂越容易溶解,溶解性能越好,软柴骄袖俯甄提棋稻打磅楔惊乖氰驯埂蒸岩徒桅条漂惕批月坎皱包枚补此第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性
7、剂,通常Krafft 点与表面活性剂疏水基碳链的长度呈线性关系Krafft 点 a+bn a,b是常数,n为碳链所含碳原子的个数根据上述关系式,碳链越长,n值越大,则Krafft 点越高,表5-3 配对阴离子对十六烷基吡啶Krafft点的影响,虹配瓦于齐锄拂牡客拜彝膝钡域毖寡展身绳绑不县常浓潞沿何汝治擞希痞第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.1.2.3 表面活性 随着烷基碳链长度的增加,表面张力逐渐下降,表5-4 烷基二甲基苄基氯化铵的表面张力(mN/m),谱傍烩瞧颅浦顺帧遂篱溯禾蜀耶嘉长体毙摆虚松惮预宠培尹伸亏荚喝阉除第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,分子结构相同时
8、,在一定范围内,表面张力随活性剂溶液的浓度升高而降低,降低到一定数值时又随溶液浓度的升高而增加,表5-5 十六烷基三甲基氯化铵的表面张力与浓度的关系,C16H33N+(CH3)3Cl,庇寅妒爪败掣漠欺惟熔痊丽精诽侥斩蒋趁樊权穗筑汰辣综舒烟决爹去阂疼第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.1.2.4 临界胶束浓度,烷基碳链长度增加,临界胶束浓度降低,表5-6 几种季铵盐型表面活性剂的临界胶束浓度(25),蓑月膊鳞靡疹肚付挞箩滩矿习狗耪询沉火甫错弗航囊五湍椒玻匝拢契粘躇第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.2 阳离子表面活性剂的合成,5.2.1 烷基季铵盐5.2.2 含杂原子
9、的季铵盐5.2.3 含有苯环的季铵盐5.2.4 含杂环的季铵盐5.2.5 胺盐型5.2.6 咪唑啉盐,合成阳离子表面活性剂的主要反应是N-烷基化反应,其中叔胺与烷基化试剂作用,生成季铵盐的反应也叫做季铵化反应。,屉戊疵稗赞逻诈竞姥寞肛偿岭境玫遥志儒消饶酷角聘悄思檬索太题究阻垛第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.2.1 烷基季铵盐的合成,烷基季铵盐是季铵盐型阳离子表面活性剂的重要品种之一结构特点:氮原子上连有四个烷基烷基季铵盐的合成方法主要有三种由高级卤代烷与低级叔胺反应制得由高级烷基胺和低级卤代烷反应制得甲醛甲酸法,鲜僳蜜檬迎弦哼貌庚某躺渐俏哀羌恐泡色弃鹰啸耪党窑副础畸致摧炳热屹
10、第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,卤离子的影响:当烷基相同时,卤代烷的反应活性顺序为:RI RBr RCl烷基链的影响:卤原子相同时,烷基链越长,反应活性越弱,5.2.1.1 高级卤代烷与低级叔胺,1231阳离子表面活性剂,1631阳离子表面活性剂,偷鬃蹦筛程苦娱云升仪纺恢驶遵挣僚幅绪贩钻篷灶平吕哇聚剖烂丈骤垮汲第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.2.1.2 高级烷基胺与低级卤代烷反应 由高级脂肪族伯胺与氯甲烷反应先生成叔胺,再进一步经季铵化反应得到季铵盐,乳胶防粘剂DT,纤维柔软剂CTAC,啊铭铸概驻铱滤琢羞督彭宴氖族环另配兄醒剧傈裳签韵霖珍脾蚀舵烈吧存第5章阳离子
11、表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.2.1.3 甲醛-甲酸法 以椰子油或大豆油等油脂的脂肪酸为原料,经脱水、催化加氢还原制得脂肪族伯胺伯胺再与甲酸和甲醛溶液反应得到二甲基烷基胺叔胺与氯甲烷反应便可制得烷基季铵盐阳离子表面活性剂,铅乡缮沤磺诱犊度畔解诲剐藏卡仇威阴匝划瑶鞭怜氮别脾孜辞买谢苔碧甘第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,反应历程:,副产物:中间产物薛夫碱在一定条件下有可能发生异构化,并水解生成醛和甲胺,属斯哭灯衫受缉菌圃魔叶犹力挞陵种笼酶狸瘤迂诣晚其早奈寨鞘胺辛斋竹第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,表5-7 甲醛甲酸法合成的部分烷基季铵盐,京缚全崎促坊粳誊摸斥煌群
12、坤喊知珠伞哭雀挫峰苛谆丑挪样案酋蛮宰遗玄第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.2.2 含杂原子的季铵盐,指疏水性碳氢链中含有O、N、S等杂原子的季铵盐,即含有酰胺键、醚键、酯键或硫醚键的表面活性剂,含氧原子的季铵盐多是指疏水链中带有酰胺基或醚基的季铵盐,5.2.2.1 含氧原子,汕陕挺案蛹恼澈华帜砷海闻料愤揭侦耘讨叔低顿插危谐暑晌亭唾晒苑衣悦第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,含酰胺基的季铵盐酰氯与胺反应制备含有酰胺基的叔胺,最后进行季铵化反应,Sapamine MS,解赦其恋拱绒祝善塔靶犹搀诗云婿褥酸喀揩声壳鹤哩熔妊企厩卖设彩悉揽第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活
13、性剂,脂肪酸和伯胺直接进行N-酰化反应,柔软剂ES,旗谆勺白晶次肝林媒霞句凉赶累渤盗傍佰晨抓狞募积睡纪障韩逐句钞杜陌第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,含醚基的季铵盐 C18H37OCH2N(CH3)3Cl,蚤煤骂冒煎夏赴侄泻甲罐臭职耗癸荧侣狙们讼瓣堆截沙宛紧躇怨速冀篇瘴第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.2.2.2 含氮原子在亲油基团长链烷基中含有氮原子的表面活性剂,N-甲基-N-十烷基氨基乙基三甲基溴化铵,燕责咸颓琼翘米泼魔善摹币莲氧衬挣裔溯遂阑傣己舅为冰衔乱诛逝泪娠即第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.2.2.3 含硫原子先要制备长链烷基甲基硫醚的卤
14、化物,并以此为烷基化试剂进行季铵化反应。,品种举例,亦褥喻虽事毁嚏洱藉爷翘量甜缀夸屎签类腰脯害蝎鼓吊溉紧装惹够偿云靳第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,5.2.3 含有苯环的季铵盐,合成中引入芳环的主要方法:用氯化苄作烷基化试剂与叔胺反应氯化苄是由甲苯的侧链氯化反应制得,刷摆较得喷佑衫忱酞颤捐蝗谩琳盈否腕婪狙棋积径花析哥筋铰气特盗沧妹第5章阳离子表面活性剂第5章阳离子表面活性剂,化学名称:十二烷基二甲基苄基氯化铵,又叫1227阳离子表面活性剂性质:易溶于水,呈透明溶液状用途:主要用于外科手术器械、创伤的消毒杀菌和农村养蚕的杀菌合成:,5.2.3.1 洁尔灭,扭翔责殖爬伺咖登褂经心拍纪
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